Chương I : TÌM HIỂU VỀ NHÀ THÔNG MINH
2.3. Các giải pháp tương tác của hệ thống Ộsmart homeỢ
2.3.2. iu khiển thông qua đề iu khiển từ xa
Hình vẽ 17. Đ ềi u khiển thơng qua đ ềi u khiển từ xa
Với giao diện đ ều khiển từ xa đa năng chúng ta có thể bậ ắ ấ ải t t t t t c thi t b ế ị đ ệi n mà không c n ph i t i g n các nút n. Ngồi ra giao di n này cịn có kh năng ầ ả ớ ầ ấ ệ ả học được tắn hiệu hồng ngoại từ đ ều khiển của các thiết bị i khác như Tivi, Giàn nhạc, Điều hòa nhiệt độ, Quạt câyẦ và cho phép chúng ta đ ều khiển tới 64 thiết bịi hồng ngoại trong nhà. Bạn nghĩ sao khi nằm trên giường mà bạn vẫn có thể tắ đt èn, bật đ ều hòa, tắt tivi trên cùng mộ đ ềi t i u khiển. Hoặc chỉ với m t nút ộ ấ Đn i Ngủ hệ thống sẽ lậ ứp t c hi u và giúp b n t t t t c các thi t b iể ạ ắ ấ ả ế ị đện tử, đèn ngủ được đ ều i chỉnh ở mứ độ sáng thắch hợp, đ ềc i u hòa kắch hoạt chế độ n định nhiệt giúp bạn có ổ một giấc ngủ êm ái, đến nử đa êm khi nhiệt độ môi trường xuống thấ đ ềp i u hòa sẽ ự t động nâng nhiệt và bạđộ n s không ph i lo b viêm h ng hay ph i th c gi c tăng ẽ ả ị ọ ả ứ ấ để nhiệt độ iđ ều hòa nữa. Bạn nghĩ sao khi trong phòng nghe nhạc và xem phim nhà bạn có hàng tá những đ ều khiển hồng ngoại của các thiết bị đ ện tử, việc ghi nhớ và i i sử dụng chúng thật vơ cùng phiền tối và phức tạp.
2.3.3. Hệ thống đ ềi u khiển thơng qua màn hình cảm ứng
Hình vẽ 18. Đ ềi u khiển thơng qua giao diện cả ứm ng.
Trong giao diện màn hình cả ứm ng tồn bộ khơng gian ngôi nhà bạn với các thiết bị đ ề i u khi n được bi u th mộể ể ị t cách tr c quan sinh động thông qua giao diện ự đồ họa. Cho phép b n i u khi n và giám sát tr ng thái c a t t c các thi t b trong ạ đ ề ể ạ ủ ấ ả ế ị nhà. Cách thức biểu di n thông tin dưới d ng đồ họễ ạ a tr c quan g n v i ự ầ ớ đúng tắnh năng của phắm ấn khiến cho việc đ ều khiển dễ hơn bao giờ hết vì các phắm bấm giời đây có thêm ch c n ng g i nh . Thửứ ă ợ ớ tưởng tượng : Tr c khi i ngủ thay vì phả đướ đ i i khắp tòa nhà để biết khu vực nào đèn chưa tắt, c a nào ch a óng, van bình gas ã ử ư đ đ khóa hay chư đ ềa, i u hòa phòng nào còn bậtẦ vậy tại sao bạn không giám sát tất cả các việc đó thơng qua giao diện màn hình cảm ứng. Bạn sẽ biết được đèn nào chưa tắt, cửa nào chưa đóng, van bình gas đóng hay chưa, đ ều hịa nào chưa tắt Ầ ngồi i ra bạn cịn có thể kắch hoạt hệ thống an ninh cho tồn tịa nhà.
2.3.4. Hệ thống đ ềi u khiển thông qua internet
Hình vẽ 19. Đ ềi u khiển thơng qua internet.
Ngày nay với việc phát triển bùng nổ của công ngh internet ã khi n cho ệ đ ế các công nghệ tương tác giữa ng i vớườ i máy ngày càng ph i c i ti n cho phù h p ả ả ế ợ với công nghệ. Với mục đắch giúp bạn đ ều khiển, giám sát ngôi nhà mọi lúc mọi i nơi, một giao diệ đ ền i u khiển thơng qua trình duyệt web đã được ra đời. Từ văn phòng, từ sân bay, từ nước ngoài và từ bấ ứt c nơ đi âu có mạng Internet bạn đều có thể giám sát và i u khiển tất cả các thiết bị trong nhà bạn. Lúc 5h bạn bắt đ ề đầu từ văn phòng và trở về nhà, th i ti t thì nóng n c và ngột ngạt, bạn không muốn phải ờ ế ự chịu cái không khắ đó khi bạn trở về nhà? V y thì đơn gi n thôi, t i sao b n không ậ ả ạ ạ vào giao diệ đ ền i u khiển Internet và kắch hoạt hệ thống i u hịa ngơi nhà bạn, bật đ ề bình nóng lạnh phòng bạn, để khi về đến nhà bạn sẽ được thưởng thức một khơng gian mát mẻ, ngâm mình trong bồn nước ấm và thả hồn theo nh ng i u nh c du ữ đ ệ ạ dương, như rũ bỏ hoàn toàn mọi mệt m i c a một ngày làm việc. ỏ ủ
2.3.5. Hệ thống đ ềi u khiển bằng giọng nói
Việc đưa kĩ thuật nhận dạng tiếng nói vào trong lĩnh vực nhà thơng minh đã và đang bắt đầu được triển khai. Người sử dụng s thay vì đ ềẽ i u khiển các thiết bị đ ệi n trong gia ình, phịng làm viêc nh : bóng èn, qu t, i u hịa, tiviẦ b ng cơng đ ư đ ạ đ ề ằ
tắc đ ện hay đ ều khiển từ xa chỉ bằng cách ra lệnh bằng giọng nói. Đây là một bước i i phát triển nhảy vọt về công nghệ. Ngườ ử dụi s ng s không ph i m t nhi u th i gian ẽ ả ấ ề ờ để iđ ều khiển thiết bị đ ện nữa. i
Hình vẽ 20. Đ ềi u khiển bằng giọng nói
Tuy nhiên nhược đ ểi m lớn nhất của các hệ thống i u khiển giọng nói khi đ ề đưa vào nhà thơng minh đó là h n ch về mặạ ế t ngôn ng và môi trường. Gi a các ữ ữ ngôn ngữ khác nhau thì hệ thống nhận dạng phải khác nhau do đó chấ ượng sẽ t l khác nhau ở những mức độ nào đó. Ngồi ra cịn một nhược đ ểi m quan trọng khác của hệ thống nhận dạng đó là mơi trường nhiễu và nh n d ng khi microphone để ậ ạ ở khoảng cách xa sẽ khiến cho chất lượng của hệ thống nhận dạng giảm mạnh ảnh hưởng đến chất lượng của toàn bộ hệ ố th ng. Nh vậư y n u kh c ph c được h u h t ế ắ ụ ầ ế những nhược đ ểi m đó thì việc đưa kĩ thuật nhận d ng ti ng nói vào mơi trường nhà ạ ế thông minh sẽ trở nên rất hữu dụng.
2.3.6. Hệ thống nhà đ ềi u khiển bằng cử chỉ
Ngày nay đồng hành cùng công nghệ nh n dậ ạng tiếng nói thì cơng nghệ nhận dạng cử chỉ cũng đạt được nh ng thành tự đữ u áng kể. Công nghệ tương tác bằng c ử
chỉ đ ã và đang được triển khai trong thực tế.
Hình vẽ 21. Đ ềi u khiển bằng cử chỉ
Người chủ căn h có th i u khi n các thi t b i n trong nhà ch bằộ ể đ ề ể ế ị đ ệ ỉ ng c ử chỉ được quy ước từ trước. Một ưu điểm nổi trội của công nghệ tương tác đ ều khiển i băng cử chỉ so với công nghệ nhận dạng tiếng nói đó là tắnh đơn gi n và d tri n ả ễ ể khai. Đồng thời một ưu đ ểi m vượt trộ đó là nó khơng bị ải nh hưởng nhiều bới nhiễu môi trường và ngôn ngữ khác biệt của từng qu c gia ố
2.4. Lựa chọn công nghệ và kịch bản cho bài tốn nhà thơng minh
Dựa vào các công nghệ được trình bày ở trên, trong luận văn này xem xin sử dụng công nghệ truyền tin trên đường dây tải đ ệi n PLC dựa vào những ưu đ ểi m có sẵn của cơng nghệ này đó là:
Đơn giản trong vi c l p đặt thi t b do s dụệ ắ ế ị ử ng đường dây truy n t i i n để ề ả đ ệ truyền thơng tin.
Có thể tùy chỉnh kịch bản mềm dẻo theo yêu cầu của khách hàng. Các thiết bị trong hệ thống smartroom được mô phỏng bao g m ồ - Cửa tự động.
- Đèn. - Camera.
- Quạt. - Đ ềi u hòa. - Tivi.
Trong kịch bản Smartroom của căn hộ sử dụng phương pháp i u khi n qua đ ề ể giọng nói. Các q trình trong kịch bản Smartroom:
- Khi bạn muốn vào phòng căn hộ bạn ph i trình th nh n d ng lên thi t b ả ẻ ậ ạ ế ị quét trên cửa. Khi thiết bị xác định được thẻ của b n ạ được ch p nh n, c a s tự ấ ậ ử ẽ động mở.
- Khi bạ ởn trong phòng căn hộ, bạn muố đ ền i u khiể đn èn b n chạ ỉ cần nói Ộđèn bậtỢ , hệ thống s tựẽ động b t èn và khi èn b t h th ng s thông báo b ng ậ đ đ ậ ệ ố ẽ ằ âm thanh Ộđèn ã sángỢ. đ
- Bạn muốn bật camera bạn chỉ cần nói Ộcamera xemỢ, trên màn hình máy tắnh của hệ thống sẽ hiện hình ảnh camera quay được.
- Bạn muốn bật quạt bạn chỉ cần nói Ộqu t bậtỢ, quạt sẽ tựạ động b t và khi ậ quạt bật hệ thống s thông báo b ng âm thanh Ộqu t ã b tỢ, khi b n mu n t t qu t ẽ ằ ạ đ ậ ạ ố ắ ạ bạn chỉ cần nói Ộqu t t tỢ thì qu t s tựạ ắ ạ ẽ động t t và sau khi t t s thông báo cho b n ắ ắ ẽ ạ bằng âm thanh Ộquạt đã tắtỢ.
- Khi bạn nóng và muốn bậ đ ềt i u hịa bạn chỉ ầ c n nói Ộđ ềi u hòa bậtỢ, sau khi hệ thống tự động bật đ ềi u hịa sẽ thơng báo nhiệ độ của đ ềt i u hòa đang là bao nhiêu độ, nếu bạn thay i nhiệt đổ độ chỉ cần nói Ộgi m nhi t độỢ ho c Ột ng nhi t độỢ, h ả ệ ặ ă ệ ệ thống sẽ tự động gi m ho c t ng và thông báo cho b n bi t nhiệả ặ ă ạ ế t độ được gi m ả xuống hoặc tăng lên bao nhiêu độ.
- Bạn muốn xem tivi bạn chỉ ầ c n nói ỘTivi bậtỢ h th ng s tựệ ố ẽ động b t Tivi ậ và bạn mu n thay ố đổi kênh chỉ cần nói kênh b n mu n ho c b n mu n t ng hay ạ ố ặ ạ ố ă giảm âm thanh thì b n có thể nói Ộtăng âmỢ, Ộgiảm âmỢ Tivi sẽ tựạ động được i u đ ề khiển theo ý muốn của bạn.
Chương III: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TRONG PHỊNG THƠNG MINH TRONG PHỊNG THƠNG MINH 3.1. Phân tắch yêu cầu bài toán
Với tiêu chắ của luận v n là ỘNghiên c u tương tác người máy phát tri n cho ă ứ ể phịng thơng minhỢ, trong luận văn này em bước đầu nghiên cứu các giao thức tương tác đã và đang có trên thế giới hiện nay. Sau đó lựa chọn giao thức tương tác là truyền tin trên đường dây tả đ ệi i n để thực hiện giao tiếp giữa người và máy. Trước tiên kịch b n c a chương trình ả ủ được trình bày gi ng nh ph n trên. Ti p ố ư ở ầ ế theo là phần lựa chọn các thiết b ph n c ng và thi t k giao di n ph n m m cho ị ầ ứ ế ế ệ ầ ề chương trình. Việc lựa chọn thiết bị ph n c ng thì em lựa chọầ ứ n các s n ph m X-10 ả ẩ vì là sẵn có. Chương trình giao diện trên máy tắnh em sử ụ d ng ngôn ngữ ậ l p trình Qt để viết giao diện do cơng cụ Qt hỗ trợ ấ r t lớn cho việc thiết kế đồ h a. ọ
3.2. Triển khai thiết kế ệ h thống ph n c ng ầ ứ
3.2.1. Giao thức X10
X-10 thành phần sử dụng đường ng n i dây hi n có đểố ố ệ giao ti p (s dụng ế ử tắn hiệu X-10 ). Bạn có thể xây dựng một hệ thống hồn chỉnh bằng cách sử dụng 3 loại khác nhau của các thành phần của hệ thống X-10.
Modules: các thành phần này s nh n ẽ ậ được tắn hi u X-10 và s chuyển ệ ẽ đổi hay làm mờ đ èn i hay trang bị ắđ g n liền.
Controllers: các thành phần này s truy n tắn hi u X-10 và do ó s ki m ẽ ề ệ đ ẽ ể sốt các modules.
Transmitters: các thành phần khơng dây t xa. Các tắn hi u c a các thành ừ ệ ủ phần sẽ được nhận bởi 1 bộ đ ề i u khiển với chức năng thu phát (TM13 hoặc bàn giao tiếp của hệ thống an ning X-10).
Addresses: Bạn có thể chọn tối đa 256 địa chỉ bằng cách đặt hai hệ thống mã
xoay trên các mô-đun. Hai hệ thống mã là cách chia địa chỉ vào một mã House (A... P) và mã một đơn vị (1 ... 16). Trên b i u khi n mã house c ng là l a ch n. Khi ộ đ ề ể ũ ự ọ mô-đun và bộ đ ề i u khiển được đặt vào mã house họ sẽ cùng mã.
Hệ thống X-10 có chứa các lệnh chuẩn hóa theo đó nhi u mơ- un cài đặt vào ề đ mã house cùng sẽ ả ờ tr l i đồng th i . ờ
Signal range (Phạm vi tắn hiệu): Trong số nh ng thành ph n không dây c a ữ ầ ủ X-10, chương trình sử dụng tắn hi u vô tuy n (433 MHZ). Vắ d là b cảệ ế ụ ộ m bi n ế không dây và từ xa. Phạm vi của các tắn hiệu vô tuyến phụ thuộc vào:
Số lượng các bức t ng và sàn nhà các tắn hiệườ u s ph i i qua và các v t li u ẽ ả đ ậ ệ được sử ụ d ng trong các b c tường và sàn nhà. ứ
Truyền không dây khác sử dụng tần số cùng sẽ ả nh hưởng nhiều. Cần để ý để can thiệp
Méo bởi các lĩnh vực phát thanh từ vi xử lý của: Máy tắnh và thi t b vệ tinh. ế ị Khi bạn di chuyển s n phả ẩm X-10 từ loại thiết bị, ph m vi có th ạ ể được c i thi n ả ệ đáng k . ể
Số người giữa truyền và nhận.
Interference (nhiễu): Khi các thiế ịt b khác ang sử ụđ d ng cùng tần số để giao tiếp, phạm vi của những sản phẩm này sẽ giảm đáng kể do có nh ng bi n d ng c a ữ ế ạ ủ các tắn hiệu được sử dụng. Tìm th y danh sách c a các thi t b dưới đấ ủ ế ị ây được bi t ế đến sẽ có nh hưởng quan tr ng trên ph m vi c a X-10: ả ọ ạ ủ
Tai nghe không dây Dây loa
Baby phone không dây
Khi đang sử dụng X-10, b n s nh n được nhi u k t qu tốạ ẽ ậ ề ế ả t nh t khi ngu n ấ ồ tắt. Các sản phẩm được đề cập s có nh hưởng trên ph m vi c a X-10, nh ng s ẽ ả ạ ủ ư ẽ không thể kắch hoạt các hệ thống X-10.
Increasing the range of radio signals (tăng phạm vi của các tắn hiệu vô tuyến): Khi phạm vi t xa c a c m bi n c a b n không ừ ủ ả ế ủ ạ đủ, b n có th th tăng ạ ể ử phạm vi bằng cách làm theo những gợi ý dưới đây:
Đang có bất kỳ thiết bị chuyển mạch trên đó có thể gây nhiễu sóng?
Cố gắng t ng ph m vi b ng cách di chuy n phát ho c nh n (m t vài cm có ă ạ ằ ể ặ ậ ộ thể làm cho một sự khác biệt rất lớn).
Loại bỏ truyền và nhận từ các vật kim lo i lạ ớn. Là các ăng-ten hoàn toàn mở ộ r ng?
Là những pin tươi?
Là thu phát TM13 của X-10 giao diện an toàn đ ềi u khiển nằ ở ộm m t vị trắ địa đ ểi m trung tâm trong c n nhà c a b n. ă ủ ạ
Range of Marmitek X-10 signals over the power line and how to increase the range (Phạm vi của tắn hiệu Marmitek X-10 trên đường dây đ ệi n và làm thế nào để tăng ph m vi): Hạ ệ thống X-10 là dựa trên giao tiếp đường dây đ ện. i Phạm vi của tắn hiệu X-10 là tùy thuộc r t nhi u vào hoàn c nh c a ấ ề ả ủ địa phương. Trung bình cho phạm vi là một chiều dài cáp là 80 mét.
Nếu bạn có khó khăn với phạm vi của tắn hiệu X-10 của bạn, hãy chú ý đến các dữ kiện sau đây:
Nếu thiết bị của bạn có nhiều pha, nó cần kết hợp các pha với nhau để có thể cùng nhận được tắn hiệu X-10. Đối với đ ềi u này bạn có thể sử dụng bộ nối ghép các phần FD10. Trong trường hợp của tòa nhà lớn hoặc khoảng cách lớn, chúng tôi khuyên bạn nên sử ụ d ng một bộ ặ ạ l p l i ho t động thay vì FD10 th động. ạ ụ
Có thể tắn hiệu X-10 bị giảm bớt do các thiết bị và đèn được kết nối với đường dây đ ệi n. Trong tình hu n bình thường cái này có th bỏố ể qua (X-10 ang s đ ử dụng hệ thống kiểm soát được hoạt động để loại bỏ các hiệu ứng). Tuy nhiên có thể có một số thiế ịt b đặc bi t trong nhà c a b n làm giảm bớt phạm vi tắn hiệu X-10 ệ ủ ạ một cách đáng kể. Khi mà phạm vi tắn hiệu nhỏ, để c gắố ng xác định v trắ các thiết ị bị làm giảm phạm vi tắn hiệu đơn giản bằng cách rút các thiết bị ra khỏi dòng đ ện, i và thử nghiệm sự khác biệt trong phạm vi cho h th ng X-10 c a b n. Khi k t lu n ệ ố ủ ạ ế ậ màn hình máy tắnh của bạn làm ảnh hưởng phạm vi tắn hiệu bạn có thể ử ụ s d ng một plug-in FM10 lọc giữa dòng đ ệi n và giám sát này để loại bỏ các hiệ ứu ng ó. đ